11.03.2017
Редакция Naked Science
81

Нейросеть научили предсказывать наводнения по Flickr

Современные системы предупреждения об опасности стихийных бедствий во многом основаны на работе специализированного оборудования и профессиональных аналитиков. В то же время существуют сервисы, с помощью которых все желающие в реальном времени могут сообщить властям об изменении некоторых климатических показателей, например количества осадков или уровня водоемов. Кроме того, ранее Геологическая служба США (USGS) признала, что анализ пользовательского...

untitled-1
©Wikipedia

Современные системы предупреждения об опасности стихийных бедствий во многом основаны на работе специализированного оборудования и профессиональных аналитиков. В то же время существуют сервисы, с помощью которых все желающие в реальном времени могут сообщить властям об изменении некоторых климатических показателей, например количества осадков или уровня водоемов. Кроме того, ранее Геологическая служба США (USGS) признала, что анализ пользовательского контента и геопозиционирования постов в Twitter может быть хорошим дополнением к высокотехнологичным методам, выступая в роли «социального барометра».

 

Прошлые исследования показали, что схожим образом может использоваться сервис для обмена фотографиями Flickr. Так, динамика публикаций, а также характер их описания и тегов коррелировали с колебаниями атмосферного давления в штате Нью-Джерси накануне и во время урагана «Сэнди» в 2012 году, что теоретически позволяло прогнозировать изменения погоды в пострадавших районах. Тем не менее, существующие методы анализа контента в соцсетях часто зависят от ключевых слов и фраз, соответствующих конкретному типу или названию стихийного бедствия («наводнение», «Катрина»). По мнению авторов новой работы, такой подход может быть эффективен при решении оперативных задач, но его возможности сильно ограничены.

 

Чтобы восполнить пробел, ученые из Уорикского университета разработали алгоритм для семантического анализа тегов, который тренировали с помощью метода матрицы корреляции деконструированных каскадов (Deconstructed Cascade Correlation Matrix). Этот метод позволяет обучать искусственную нейросеть анализу целевой проблемы, «замораживая» весовые коэффициенты скрытых блоков на входе, — в результате оценка остается относительно стабильной несмотря на изменчивость параметров. Кроме того, DCCM предусматривает возможность вертикальной и горизонтальной деконструкции переменных и работу онлайн. Метод является междисциплинарным и применяется, в том числе, для прогнозирования погоды.

 

Команда обучала новый алгоритм на фотографиях и видеороликах из пакета Yahoo Flickr Creative Commons 100M (YFCC100M), которые были опубликованы в период с апреля 2004 по август 2014 года. На входе компьютер анализировал материалы по четырем общим («природа», «пейзаж», «река», «вода») и двум сводным («RW» — от «река» и «вода», и «NL» — от «природа» и «пейзаж») тегам, каждый из которых на выходе был связан с специфическими («потоп», «наводнение», «пойма») тегами без указания атрибутов веса. Сопоставление тегов с риском стихийного бедствия проводилось на основании трех параметров: масштаба события, количества публикаций за пять суток до пика наводнения и спустя пять суток, а также шаблона поведения в пиковый период наводнения.

 

Сравнение числа тегов «RW» и «наводнение» (a), числа тегов «RW» и NL» (b) до и после (1) и в пиковый период наводнения (2) / ©Nataliya Tkachenko et al., PLOS ONE, 2017

 

Результаты показали, что появление во Flickr тегов, связанных с наводнениями, статистически значимо коррелирует с показателем встречаемости специфических («вода», «река») и сводных («RW») тегов. В то же время угроза стихийного бедствия оказалась почти не связана с ростом числа таких тегов, как «пейзаж» и «природа». Примечательно, что теги «вода» и «река» заняли промежуточное положение между маркерами бедствия и тематикой природы и примерно одинаково коррелировали с остальными тегами. Сводные теги чаще встречались за один день до пикового периода наводнения, при этом по мере приближения к пику тег «RW» использовался все чаще, а тег «NL», напротив, резко терял популярность.

 

Кроме того, ученые ретроспективно проверили способность модели предсказывать наводнение по числу публикаций в день за пять суток до события. Наиболее сильной корреляция оказалась для тегов «RW» и «вода». Так, на угрозу бедствия указывал рост числа загрузок с тегом «RW» до 100 и более за пять дней до наводнения с последующим плавным падением показателя. При увеличении количества публикаций с тегом «RW» до 125 и более в день корреляция увеличивалась; схожая динамика оказалась характерна для роста загрузок с тегом «вода» до 125 и более в день с пиком за три дня до наводнения и последующим снижением показателя.

 

По мнению авторов, их исследование указывает на то, что социальные сети являются ресурсом, который может использоваться в сочетании с профессиональными источниками метеорологичесикх данных. В будущем такие системы предупреждения, основанные на анализе пользовательского контента, могли бы обладать беспрецедентными точностью и эффективностью, считают ученые.

Поведение пользователей социальных сетей становится объектом изучения не впервые. Ранее психологи связали активность на таких площадках с чувством социальной изоляции, а физики сравнили распространение мемов в социальных сетях со статистическими моделями, которые описывают эпидемии и финансовые рынки.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 13:04
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

Вчера, 16:05
Александр Березин

Океаны на нашей планете не могли возникнуть сразу после ее появления: здесь было слишком жарко. Однако попытки объяснить их «кометным завозом» не удались, изотопный состав нашей воды не такой, как в кометах. До самых недавних пор оставалось неясным, откуда же тогда она появилась, сделав возможной земную жизнь?

Позавчера, 19:03
Илья Ведмеденко

По данным источника РИА Новости, испытания нового варианта беспилотного летательного аппарата «Охотник» с плоским соплом начнут летом. Ранее стало известно, что первые серийные БПЛА могут передать военным уже в 2024 году.

Позавчера, 13:04
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

21 января
Илья Ведмеденко

Заслуженные штурмовики A-10 и Су-25, которым дали прозвища «Бородавочник » и «Грач» соответственно, много десятилетий стоят на службе в Соединенных Штатах и России. Страны избрали разные подходы к модернизации этих самолетов, и сегодня Naked Science постарается понять, какой из них больше соответствует требованиям XXI века.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: